JP5681740B2 - Method for adjusting expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase by bHLH transcription factor, isoprenoid production plant introduced with gene encoding bHLH transcription factor, and method for producing polyisoprenoid using the isoprenoid production plant - Google Patents
Method for adjusting expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase by bHLH transcription factor, isoprenoid production plant introduced with gene encoding bHLH transcription factor, and method for producing polyisoprenoid using the isoprenoid production plant Download PDFInfo
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Description
本発明は、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現をbHLH型転写因子により調整する方法、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物、及び該イソプレノイド産生植物を用いたポリイソプレノイドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for regulating the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase using a bHLH transcription factor, an isoprenoid production plant into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced, and production of a polyisoprenoid using the isoprenoid production plant Regarding the method.
現在、工業用ゴム製品に用いられている天然ゴム(ポリイソプレノイドの1種)は、トウダイグサ科のパラゴムノキ(Hevea brasiliensis)や桑科植物のインドゴムノキ(Ficus elastica)などのゴム産生植物より採取することにより得られる。 Natural rubber (a type of polyisoprenoid) currently used in industrial rubber products should be collected from rubber-producing plants such as Hevea brasiliensis and Mulberry plant Ficus elastica. Is obtained.
現在、工業用ゴム製品に用いられている天然ゴムは、パラゴムノキをほぼ唯一の採取源としている。パラゴムノキは東南アジアや南米などの限られた地域でのみ生育可能な植物である。更に、パラゴムノキは、植樹からゴムの採取が可能な成木になるまでに7年程度を要し、また、天然ゴムを採取できる期間は20〜30年に限られる。今後、開発途上国を中心に天然ゴムの需要の増大が見込まれているが、上述の理由によりパラゴムノキによる天然ゴムの大幅な増産は困難である。そのため、天然ゴム資源の枯渇が懸念されており、パラゴムノキの成木以外の安定的な天然ゴムの供給源やパラゴムノキにおける天然ゴムの生産効率の改善が望まれている。 At present, the natural rubber used in industrial rubber products is almost exclusively collected from para rubber tree. Para rubber tree is a plant that can grow only in limited areas such as Southeast Asia and South America. Furthermore, it takes about 7 years for para rubber trees to become an adult tree from which rubber can be collected, and the period during which natural rubber can be collected is limited to 20-30 years. In the future, demand for natural rubber is expected to increase mainly in developing countries. However, for the reasons described above, it is difficult to significantly increase the production of natural rubber using para rubber tree. For this reason, there is a concern about the depletion of natural rubber resources, and there is a demand for improving the natural rubber production efficiency in Para rubber tree, as well as a stable natural rubber supply source other than Para rubber tree.
パラゴムノキでの天然ゴムの生産効率を改善する方法としては、例えば、より大量の天然ゴムを得るために、より大量のラテックスを採取する方法が挙げられる。具体的には、例えば、ゴムノキの幹に対してエチレンやEthephon(2−クロロエチルホスホン酸)による刺激を加える方法、ジャスモン酸やジャスモン酸前駆体のリノレン酸等を配合したラノリンにより乳管分化を促進する方法がある(例えば、非特許文献1)。 Examples of a method for improving the production efficiency of natural rubber in Para rubber tree include a method of collecting a larger amount of latex in order to obtain a larger amount of natural rubber. Specifically, for example, a method of adding stimulation to the trunk of rubber tree with ethylene or Etherephone (2-chloroethylphosphonic acid), lanolin containing jasmonic acid or linolenic acid of jasmonic acid precursor, etc. There is a method of promoting (for example, Non-Patent Document 1).
しかし、エチレン刺激によるラテックスを増産する方法は、幹に対し長期的に使用し続けると樹皮割れが生じ易くなるおそれがある。また、エチレン刺激は、乳管からのラテックスの流出をより円滑にする方法であり、樹木のラテックス生産能力そのものを改善するものではなく、当該方法によるラテックスの増産には限界があり、十分ではない。 However, the method of increasing latex production by ethylene stimulation may cause cracking of the bark if it is used for a long period of time on the trunk. In addition, ethylene stimulation is a method that makes the latex outflow from the milk duct more smooth, and does not improve the latex production capacity of the tree itself. .
また、ジャスモン酸等を用いて乳管形成を促進し、乳管数を増大させることが可能であるが、タッピングによってラテックスを回収する際に、乳管から流出するラテックスが傷口で凝固し、生産されたラテックスを十分に回収できないという問題がある。 It is also possible to increase the number of milk ducts by using jasmonic acid or the like to increase the number of milk ducts, but when collecting latex by tapping, the latex flowing out from the milk duct coagulates at the wound and is produced. There is a problem that the collected latex cannot be recovered sufficiently.
一方、ポリイソプレノイドの生合成量は、光応答、傷害応答、冷温処理等によって変化することが知られている。しかしながら、どの転写因子がこれらの応答により活性化され、ポリイソプレノイドの生合成量を制御しているか具体的には分かっていない。 On the other hand, it is known that the biosynthetic amount of polyisoprenoid varies depending on the light response, injury response, cold treatment, and the like. However, it is not specifically known which transcription factor is activated by these responses and controls the amount of polyisoprenoid biosynthesis.
本発明は、前記課題を解決し、ポリイソプレノイドの生合成経路を増強する方法を提供することを目的とする。また、ポリイソプレノイドの生合成経路が増強されたイソプレノイド産生植物、及び該イソプレノイド産生植物を用いたポリイソプレノイドの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for enhancing the biosynthetic pathway of polyisoprenoid. It is another object of the present invention to provide an isoprenoid-producing plant with enhanced polyisoprenoid biosynthetic pathway and a method for producing polyisoprenoid using the isoprenoid-producing plant.
本発明は、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現をbasic−helix−loop−helix型転写因子(bHLH型転写因子)により調整する方法に関する。 The present invention relates to a method for regulating the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase with a basic-helix-loop-helix type transcription factor (bHLH type transcription factor).
上記方法においては、上記bHLH型転写因子をコードする遺伝子を宿主に導入することにより、該宿主において、上記ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現を調整することが好ましい。 In the above method, it is preferable to adjust the expression of the hydroxymethylglutaryl CoA reductase in the host by introducing a gene encoding the bHLH transcription factor into the host.
上記遺伝子が、以下の[1]又は[2]に記載のDNAであることが好ましい。
[1]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるDNA
[2]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA
The gene is preferably a DNA described in [1] or [2] below.
[1] DNA comprising the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5
[2] A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 and has a transcription factor activity DNA encoding
上記方法が、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現を増強する方法であることがより好ましい。 More preferably, the method is a method for enhancing the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase.
上記bHLH型転写因子が、以下の[1]〜[3]のいずれかに記載の蛋白質であることが好ましい。
[1]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
[2]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
[3]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
The bHLH transcription factor is preferably a protein according to any one of [1] to [3] below.
[1] A protein comprising the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 [2] In the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 Or a protein comprising a sequence containing a plurality of amino acid substitutions, deletions, insertions, and / or additions and having transcription factor activity [3] represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6 A protein comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence and having transcription factor activity
上記宿主がイソプレノイド産生植物であることが好ましい。 The host is preferably an isoprenoid-producing plant.
本発明はまた、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物に関する。 The present invention also relates to an isoprenoid-producing plant into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced.
上記遺伝子が、以下の[1]又は[2]に記載のDNAであることが好ましい。
[1]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるDNA
[2]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA
The gene is preferably a DNA described in [1] or [2] below.
[1] DNA comprising the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5
[2] A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 and has a transcription factor activity DNA encoding
本発明はまた、上記イソプレノイド産生植物を用いたポリイソプレノイドの製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing a polyisoprenoid using the above isoprenoid-producing plant.
本発明の方法は、ポリイソプレノイドの生合成経路の上流に位置するメバロン酸(MVA)経路の律速段階であるヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現をbasic−helix−loop−helix型転写因子(bHLH型転写因子)により調整する方法であるので、MVA経路によりイソペンテニル二リン酸(IPP)が生合成される際の律速部位が増強されることにより、ポリイソプレノイドの生合成経路を好適に増強できる。また、本発明のイソプレノイド産生植物は、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物であるので、ポリイソプレノイドの生合成経路が好適に増強されており、該イソプレノイド産生植物を使用してポリイソプレノイドの製造を行うことにより、ポリイソプレノイドの製造量を増大できる。 The method of the present invention enables the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase, a rate-limiting step of the mevalonate (MVA) pathway located upstream of the polyisoprenoid biosynthetic pathway, to express the basic-helix-loop-helix type transcription factor (bHLH type). Therefore, the biosynthetic pathway of polyisoprenoids can be suitably enhanced by enhancing the rate-limiting site when isopentenyl diphosphate (IPP) is biosynthesized by the MVA pathway. In addition, since the isoprenoid-producing plant of the present invention is an isoprenoid-producing plant into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced, the polyisoprenoid biosynthetic pathway is suitably enhanced, and the isoprenoid-producing plant is used. By producing polyisoprenoid, the production amount of polyisoprenoid can be increased.
本発明者らは、ポリイソプレノイドの生合成経路を増強するために、種々の検討を行った。ポリイソプレノイドの生合成経路の一部を示す模式図を図1に示す。ポリイソプレノイドの生合成経路のなかでも、重要物質の1つであるイソペンテニル二リン酸(IPP)を生合成する経路として、メバロン酸(MVA)経路(図1に記載のCytosol MVA pathway)とMEP経路(図1に記載のPlastidial DXP pathway)の2種類の経路が知られている。 The present inventors conducted various studies in order to enhance the biosynthetic pathway of polyisoprenoid. A schematic diagram showing a part of the biosynthetic pathway of polyisoprenoid is shown in FIG. Among the biosynthetic pathways of polyisoprenoids, the mevalonic acid (MVA) pathway (Cytosol MVA pathway shown in FIG. 1) and MEP are used as a pathway for biosynthesizing one of the important substances, isopentenyl diphosphate (IPP). Two types of routes (Plastical DXP pathway described in FIG. 1) are known.
本発明者らは、ゴムラテックスにおいてIPPを提供する一般的な経路であるという理由から、MVA経路に着目し、図1の点線で囲った経路の増強を考慮して、ポリイソプレノイドの生合成経路に関与している様々な蛋白質の中から、重要な働きをしているのではないかと予想される複数の蛋白質を選定し、その中でも、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ(HMG−CoAレダクターゼ)がMVA経路の律速段階であることを見出した。 The present inventors pay attention to the MVA pathway because it is a general pathway for providing IPP in rubber latex, and consider the enhancement of the pathway surrounded by the dotted line in FIG. A plurality of proteins that are expected to play an important role are selected from the various proteins involved in the protein. Among them, hydroxymethylglutaryl CoA reductase (HMG-CoA reductase) is MVA. We found that it was the rate-limiting step of the route.
そして、本発明者らは、HMG−CoAレダクターゼの発現を制御するために、HMG−CoAレダクターゼの発現を制御可能な転写因子の探索を行うこととした。具体的には、パラゴムノキの葉由来のHMG−CoAレダクターゼ(該HMG−CoAレダクターゼのアミノ酸配列を配列表配列番号8に示す)をコードする遺伝子(該遺伝子の塩基配列を配列表配列番号7に示す)とそのプロモーター領域を含むDNA断片をクローニングした(詳細は実施例参照)。そして、得られたDNA断片の塩基配列を調査し、HMG−CoAレダクターゼをコードする遺伝子のプロモーター領域の塩基配列を明らかにした。 The present inventors then searched for a transcription factor capable of controlling the expression of HMG-CoA reductase in order to control the expression of HMG-CoA reductase. Specifically, a gene encoding the HMG-CoA reductase derived from the leaves of Para rubber tree (the amino acid sequence of the HMG-CoA reductase is shown in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing) (the nucleotide sequence of the gene is shown in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing) And a DNA fragment containing the promoter region were cloned (for details, see Examples). Then, the nucleotide sequence of the obtained DNA fragment was investigated, and the nucleotide sequence of the promoter region of the gene encoding HMG-CoA reductase was clarified.
更に、明らかにしたプロモーター領域の塩基配列について、植物プロモーター用解析データベース(A Datebase of Plant Cis−acting Regulatory DNA Elements (PLACE))を用いて解析を行った。解析の結果、basic−helix−loop−helix型転写因子(bHLH型転写因子)の結合(認識)サイト(CANNTG)が多く見つかった。 Furthermore, the nucleotide sequence of the clarified promoter region was analyzed using an analysis database for plant promoters (A Date of Plant Cis-acting Regulatory DNA Elements (PLACE)). As a result of the analysis, many binding (recognition) sites (CANNTG) of basic-helix-loop-helix type transcription factor (bHLH type transcription factor) were found.
この解析結果より、bHLH型転写因子が、HMG−CoAレダクターゼの発現を制御可能な転写因子であること、すなわち、bHLH型転写因子が、MVA経路によるIPP生合成の律速部位を増強でき、ポリイソプレノイドの生合成経路を好適に制御可能な転写因子であることが強く示唆された。そして、酵母を使用して確認試験を行ったところ、bHLH型転写因子の中で、Myc2(シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)由来のMyc2の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号1,2に示す)、ILR3(シロイヌナズナ由来のILR3の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号3,4に示す)、HFR1(シロイヌナズナ由来のHFR1の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号5,6に示す)を使用するとHMG−CoAレダクターゼの発現を増強できることを確認した。 From this analysis result, the bHLH transcription factor is a transcription factor capable of controlling the expression of HMG-CoA reductase, that is, the bHLH transcription factor can enhance the rate-determining site of IPP biosynthesis by the MVA pathway, and is a polyisoprenoid. It was strongly suggested that it is a transcription factor that can suitably control the biosynthetic pathway. When a confirmation test was performed using yeast, among the bHLH transcription factors, Myc2 (the base sequence and amino acid sequence of Myc2 derived from Arabidopsis thaliana are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively) , ILR3 (The base sequence and amino acid sequence of ILR3 derived from Arabidopsis thaliana are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively), HFR1 (The base sequence and amino acid sequence of HFR1 derived from Arabidopsis thaliana are shown in SEQ ID NOs: 5 and 6, respectively) It was confirmed that the use of can enhance the expression of HMG-CoA reductase.
このように、本発明者らは、bHLH型転写因子が、HMG−CoAレダクターゼの発現を好適に増強可能な転写因子であり、MVA経路によるIPP生合成の律速部位を増強でき、ポリイソプレノイドの生合成経路を好適に増強可能な転写因子であることを発見した。そして、bHLH型転写因子により、MVA経路によるIPP生合成の律速部位が増強されることにより、ポリイソプレノイドの生合成経路を好適に増強することが可能であり、bHLH型転写因子をコードする遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入し、該イソプレノイド産生植物を使用してポリイソプレノイドの製造を行うことにより、ポリイソプレノイドの製造量を増大できることを見出した。 Thus, the present inventors have shown that bHLH type transcription factor is a transcription factor that can suitably enhance the expression of HMG-CoA reductase, can enhance the rate-limiting site of IPP biosynthesis by MVA pathway, and can produce polyisoprenoids. It was discovered that the transcription factor can suitably enhance the synthetic pathway. Then, the bHLH transcription factor enhances the rate-limiting site of IPP biosynthesis by the MVA pathway, whereby the polyisoprenoid biosynthesis pathway can be suitably enhanced, and the gene encoding the bHLH transcription factor is It has been found that the amount of polyisoprenoid produced can be increased by introducing it into an isoprenoid-producing plant and producing the polyisoprenoid using the isoprenoid-producing plant.
なお、本明細書において、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ(HMG−CoAレダクターゼ)は、メバロン酸経路の律速酵素の一つであり、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ (NADPH)(EC 1.1.1.34)とヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ(EC 1.1.1.88)の両方を含む。 In the present specification, hydroxymethylglutaryl CoA reductase (HMG-CoA reductase) is one of the rate-limiting enzymes of the mevalonate pathway, and hydroxymethylglutaryl CoA reductase (NADPH) (EC 1.1.1. 34) and hydroxymethylglutaryl CoA reductase (EC 1.1.1.88).
本発明の方法は、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現をbHLH型転写因子により調整する方法である。 The method of the present invention is a method of regulating the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase using a bHLH transcription factor.
bHLH型転写因子としては、basic helix−loop−helixモチーフを構造的特徴とする転写因子であれば特に限定されず、例えば、Myc2(シロイヌナズナ由来のMyc2の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号1,2に示す)、ILR3(シロイヌナズナ由来のILR3の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号3,4に示す)、HFR1(シロイヌナズナ由来のHFR1の塩基配列及びアミノ酸配列をそれぞれ配列表配列番号5,6に示す)、等が挙げられる。
なお、本明細書において、転写因子とは、遺伝子の転写量を増加もしくは減少(好ましくは増加)させる活性を有するタンパク質のことを言う。
The bHLH transcription factor is not particularly limited as long as it is a transcription factor having a structural feature of a basic helix-loop-helix motif. For example, Myc2 (the base sequence and amino acid sequence of Myc2 derived from Arabidopsis 1 and 2), ILR3 (the base sequence and amino acid sequence of ILR3 derived from Arabidopsis thaliana are shown in SEQ ID NO: 3 and 4, respectively), HFR1 (the base sequence and amino acid sequence of HFR1 derived from Arabidopsis thaliana are shown in SEQ ID NO: SEQ ID NO. 5 and 6), and the like.
In the present specification, a transcription factor refers to a protein having an activity of increasing or decreasing (preferably increasing) the amount of gene transcription.
bHLH型転写因子は、その由来は特に限定されないが、パラゴムノキ、ノゲシ、グアユール、ロシアンタンポポ、又は、シロイヌナズナ由来の転写因子であることが好ましい。 The origin of the bHLH transcription factor is not particularly limited, but is preferably a transcription factor derived from Para rubber tree, Nogeshi, Guayule, Russian dandelion, or Arabidopsis thaliana.
(bHLH型転写因子のアミノ酸配列)
bHLH型転写因子の具体例としては、下記[1]が挙げられる。
[1]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
(Amino acid sequence of bHLH transcription factor)
Specific examples of bHLH transcription factors include [1] below.
[1] A protein comprising the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6
また、転写因子は、元のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む場合であっても転写因子活性を有する場合があることが知られている。従って、bHLH型転写因子の具体例としては、下記[2]も挙げられる。
[2]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
ここで、本明細書において、転写因子活性とは、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼをコードする遺伝子の転写量を増加もしくは減少(好ましくは増加)させる活性をいう。
Further, it is known that a transcription factor may have transcription factor activity even when it contains substitution, deletion, insertion, or addition of one or more amino acids in the original amino acid sequence. Accordingly, specific examples of bHLH transcription factors include [2] below.
[2] The amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6, consisting of a sequence containing one or more amino acid substitutions, deletions, insertions, and / or additions, and transcription Protein having Factor Activity In this specification, transcription factor activity refers to an activity that increases or decreases (preferably increases) the transcription amount of a gene encoding hydroxymethylglutaryl CoA reductase.
なお、転写因子活性を維持するためには、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜119個のアミノ酸、更に好ましくは1〜89個のアミノ酸、特に好ましくは1〜60個のアミノ酸、最も好ましくは1〜30個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜12個のアミノ酸、更に最も好ましくは1〜6個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 In order to maintain the transcription factor activity, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, preferably one or a plurality of amino acids, more preferably 1 to 119 amino acids, still more preferably 1 to 89 amino acids. Amino acids, particularly preferably 1-60 amino acids, most preferably 1-30 amino acids, more preferably 1-12 amino acids, and most preferably 1-6 amino acid substitutions, deletions, insertions And / or an amino acid sequence containing an addition.
また、転写因子活性を維持するためには、配列番号4で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜47個のアミノ酸、更に好ましくは1〜35個のアミノ酸、特に好ましくは1〜23個のアミノ酸、最も好ましくは1〜12個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜5個のアミノ酸、更に最も好ましくは1〜2個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 In order to maintain the transcription factor activity, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, preferably one or a plurality of amino acids, more preferably 1 to 47 amino acids, still more preferably 1 to 35 amino acids. Amino acids, particularly preferably 1 to 23 amino acids, most preferably 1 to 12 amino acids, more preferably 1 to 5 amino acids, and most preferably 1 to 2 amino acid substitutions, deletions and insertions And / or an amino acid sequence containing an addition.
また、転写因子活性を維持するためには、配列番号6で表されるアミノ酸配列において、好ましくは1若しくは複数個のアミノ酸、より好ましくは1〜58個のアミノ酸、更に好ましくは1〜44個のアミノ酸、特に好ましくは1〜29個のアミノ酸、最も好ましくは1〜15個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜6個のアミノ酸、更に最も好ましくは1〜3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 In order to maintain the transcription factor activity, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, preferably one or a plurality of amino acids, more preferably 1 to 58 amino acids, still more preferably 1 to 44 amino acids. Amino acids, particularly preferably 1 to 29 amino acids, most preferably 1 to 15 amino acids, more preferably 1 to 6 amino acids, and most preferably 1 to 3 amino acid substitutions, deletions, insertions And / or an amino acid sequence containing an addition.
アミノ酸置換の例としては、保存的置換が好ましく、具体的には以下のカッコ内のグループ内での置換が挙げられる。例えば、(グリシン、アラニン)(バリン、イソロイシン、ロイシン)(アスパラギン酸、グルタミン酸)(アスパラギン、グルタミン)(セリン、トレオニン)(リジン、アルギニン)(フェニルアラニン、チロシン)である。 As an example of amino acid substitution, conservative substitution is preferable, and specifically, substitution within a group in parentheses below can be mentioned. For example, (glycine, alanine) (valine, isoleucine, leucine) (aspartic acid, glutamic acid) (asparagine, glutamine) (serine, threonine) (lysine, arginine) (phenylalanine, tyrosine).
なお、アミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加は、bHLH型転写因子としての活性ドメイン、および転写因子結合サイトへの結合ドメインその他の転写因子活性に重要な部分以外の領域に導入されることが好ましい。そのようなドメインは、既知のbHLH型転写因子との相同性解析から当業者は適宜決定することができる。 Amino acid substitutions, deletions, insertions, and / or additions are introduced into regions other than the active domain as a bHLH transcription factor, the binding domain to the transcription factor binding site, and other parts important for transcription factor activity. It is preferable. Such a domain can be appropriately determined by those skilled in the art from homology analysis with known bHLH transcription factors.
また、転写因子のアミノ酸配列と配列同一性の高いアミノ酸配列を有する蛋白質も同様の活性を有する場合があることが知られている。従って、bHLH型転写因子の具体例としては、下記[3]も挙げられる。
[3]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
It is also known that a protein having an amino acid sequence having a high sequence identity with the amino acid sequence of a transcription factor may have the same activity. Accordingly, specific examples of bHLH transcription factors include [3] below.
[3] A protein comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6 and having transcription factor activity
なお、転写因子活性を維持するためには、配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。 In order to maintain transcription factor activity, the sequence identity with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6 is preferably 85% or more, more preferably 90% or more. More preferably, it is 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more.
アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST[Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873(1993)]やFASTA[Methods Enzymol., 183, 63 (1990)]を用いて決定することができる。 The sequence identity of amino acid sequences and base sequences is determined by the algorithm BLAST [Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993)] and FASTA [Methods Enzymol. , 183, 63 (1990)].
転写因子活性を有する蛋白質であることを確認する方法としては、例えば、従来公知の方法である、ゲルシフトアッセイや、β-ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ、若しくはGFP(Green Fluorescent Protein)等をレポーター遺伝子としたレポーターアッセイ等により確認する方法が挙げられる。 Examples of a method for confirming that the protein has transcription factor activity include, for example, a conventionally known method such as gel shift assay, and reporter assay using β-galactosidase, luciferase, GFP (Green Fluorescent Protein) or the like as a reporter gene. The method of confirming by etc. is mentioned.
なお、bHLH型転写因子としては、
[1−1]配列番号2,4のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
[2−1]配列番号2,4のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
[3−1]配列番号2,4のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
のいずれかであることが好ましく、
[1−2]配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
[2−2]配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
[3−2]配列番号2で表されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
のいずれかであることがより好ましい。
In addition, as bHLH type transcription factor,
[1-1] Protein consisting of the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2 and 4 [2-1] In the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2 and 4, Alternatively, a protein [3-1] consisting of a sequence comprising a plurality of amino acid substitutions, deletions, insertions and / or additions and having transcription factor activity is represented by any one of SEQ ID NOs: 2 and 4 It is preferably any one of proteins having an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence and having transcription factor activity,
[1-2] Protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 [2-2] Substitution, deletion, insertion and / or substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A protein comprising a sequence containing an addition and having transcription factor activity [3-2] A protein having an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and having transcription factor activity It is more preferable that it is either.
(bHLH型転写因子をコードするDNA)
また、bHLH型転写因子をコードするDNAとしては、下記[1]又は[2]が挙げられる。
[1]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるDNA
[2]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA
(DNA encoding bHLH transcription factor)
Examples of DNA encoding a bHLH transcription factor include [1] or [2] below.
[1] DNA comprising the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5
[2] A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 and has a transcription factor activity DNA encoding
ここでいう「ハイブリダイズする」とは、特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部にDNAがハイブリダイズする工程である。したがって、該特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部の塩基配列は、ノーザンまたはサザンブロット解析のプローブとして有用であるか、またはPCR(Polymerase Chain Reaction)解析のオリゴヌクレオチドプライマーとして使用できる長さのDNAであってもよい。プローブとして用いるDNAとしては、少なくとも100塩基以上、好ましくは200塩基以上、より好ましくは500塩基以上のDNAをあげることができるが、少なくとも10塩基以上、好ましくは15塩基以上のDNAであってもよい。 The term “hybridize” as used herein refers to a step in which DNA hybridizes to DNA having a specific base sequence or a part of the DNA. Therefore, the DNA having the specific nucleotide sequence or a part of the DNA sequence is useful as a probe for Northern or Southern blot analysis, or can be used as an oligonucleotide primer for PCR (Polymerase Chain Reaction) analysis. It may be DNA. Examples of DNA used as a probe include DNA of at least 100 bases, preferably 200 bases or more, more preferably 500 bases or more, but may be DNA of at least 10 bases, preferably 15 bases or more. .
DNAのハイブリダイゼーション実験の方法はよく知られており、例えばモレキュラー・クローニング第2版、第3版(2001年)、Methods for General and Molecular Bacteriology, ASM Press(1994)、Immunology methods manual, Academic press(Molecular)に記載の他、多数の他の標準的な教科書に従ってハイブリダイゼーションの条件を決定し、実験を行うことができる。 Methods of DNA hybridization experiments are well known, for example, Molecular Cloning 2nd Edition, 3rd Edition (2001), Methods for General and Molecular Bacteriology, ASM Press (1994), Immunology methods manual. In addition to those described in Molecular), hybridization conditions can be determined and experiments can be performed according to a number of other standard textbooks.
上記のストリンジェントな条件とは、例えばDNAを固定化したフィルターとプローブDNAとを50%ホルムアミド、5×SSC(750mMの塩化ナトリウム、75mMのクエン酸ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハルト溶液、10%の硫酸デキストラン、および20μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で42℃で一晩、インキュベートした後、例えば約65℃の0.2×SSC溶液中で該フィルターを洗浄する条件をあげることができるが、より低いストリンジェント条件を用いることもできる。ストリンジェントな条件の変更は、ホルムアミドの濃度調整(ホルムアミドの濃度を下げるほど低ストリンジェントになる)、塩濃度および温度条件の変更により可能である。低ストリンジェント条件としては、例えば6×SSCE(20×SSCEは、3mol/lの塩化ナトリウム、0.2mol/lのリン酸二水素ナトリウム、0.02mol/lのEDTA、pH7.4)、0.5%のSDS、30%のホルムアミド、100μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で、37℃で一晩インキュベートした後、50℃の1×SSC、0.1%SDS溶液を用いて洗浄する条件をあげることができる。また、さらに低いストリンジェントな条件としては、上記した低ストリンジェント条件において、高塩濃度(例えば5×SSC)の溶液を用いてハイブリダイゼーションを行った後、洗浄する条件をあげることができる。 The above stringent conditions include, for example, a filter in which DNA is immobilized and probe DNA, 50% formamide, 5 × SSC (750 mM sodium chloride, 75 mM sodium citrate), 50 mM sodium phosphate (pH 7.6). ) After incubation overnight at 42 ° C. in a solution containing 5 × Denhardt's solution, 10% dextran sulfate, and 20 μg / l denatured salmon sperm DNA, for example 0.2 × SSC solution at about 65 ° C. While the conditions for washing the filter can be raised, lower stringent conditions can also be used. Stringent conditions can be changed by adjusting the concentration of formamide (the lower the formamide concentration, the lower the stringency), and changing the salt concentration and temperature conditions. As low stringent conditions, for example, 6 × SSCE (20 × SSCE is 3 mol / l sodium chloride, 0.2 mol / l sodium dihydrogen phosphate, 0.02 mol / l EDTA, pH 7.4), 0 After overnight incubation at 37 ° C. in a solution containing 5% SDS, 30% formamide, 100 μg / l denatured salmon sperm DNA, 50 ° C. 1 × SSC, 0.1% SDS solution The conditions for using and washing can be raised. Further, examples of lower stringent conditions include conditions under which hybridization is performed using a solution having a high salt concentration (for example, 5 × SSC) under the above-described low stringency conditions and then washed.
上記した様々な条件は、ハイブリダイゼーション実験のバックグラウンドを抑えるために用いるブロッキング試薬を添加、または変更することにより設定することもできる。上記したブロッキング試薬の添加は、条件を適合させるために、ハイブリダイゼーション条件の変更を伴ってもよい。 The various conditions described above can also be set by adding or changing a blocking reagent used to suppress the background of hybridization experiments. The addition of the blocking reagent described above may be accompanied by a change in hybridization conditions in order to adapt the conditions.
上記したストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なDNAとしては、例えばBLASTおよびFASTA等のプログラムを用いて、上記パラメータに基づいて計算したときに、配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAをあげることができる。 As DNA that can hybridize under the above stringent conditions, for example, when calculated based on the above parameters using a program such as BLAST and FASTA, any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 A DNA comprising a nucleotide sequence having at least 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more of the nucleotide sequence represented by I can give you.
上記したDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが、転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNAであることを確認する方法としては、例えば、従来公知の方法である、ゲルシフトアッセイや、β-ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ、若しくはGFP(Green Fluorescent Protein)等をレポーター遺伝子としたレポーターアッセイ等により確認する方法が挙げられる。 As a method for confirming that the DNA that hybridizes with the above-described DNA under stringent conditions is a DNA encoding a protein having transcription factor activity, for example, a conventionally known method such as gel shift assay, β -The method of confirming by the reporter assay etc. which used galactosidase, luciferase, or GFP (Green Fluorescent Protein) etc. as a reporter gene is mentioned.
なお、bHLH型転写因子をコードするDNAとしては、
[1−1]配列番号1,3のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるDNA
[2−1]配列番号1,3のいずれかの配列番号で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA
のいずれかであることが好ましく、
[1−2]配列番号1で表される塩基配列からなるDNA
[2−2]配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA
のいずれかであることがより好ましい。
In addition, as DNA encoding bHLH type transcription factor,
[1-1] DNA comprising the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 and 3
[2-1] A protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 and 3 and has transcription factor activity. DNA encoding
It is preferable that either
[1-2] DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1
[2-2] DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and encodes a protein having transcription factor activity
It is more preferable that it is either.
なお、bHLH型転写因子及び該bHLH型転写因子をコードするDNAは、Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)、Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (1987−1997)、Nucleic Acids Research, 10, 6487(1982)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409(1982) 、Gene, 34, 315 (1985) 、Nucleic Acids Research, 13, 4431 (1985) 、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985) 等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、例えば配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列(シロイヌナズナ由来のMyc2の塩基配列、シロイヌナズナ由来のILR3の塩基配列、又はシロイヌナズナ由来のHFR1の塩基配列)に部位特異的変異を導入することにより、取得することができる。 In addition, bHLH type transcription factor and DNA encoding the bHLH type transcription factor are described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbolo Laboratory Press (1989), Current Proportional Health Press (1989), Current Protocol. 1997), Nucleic Acids Research, 10, 6487 (1982), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982), Gene, 34, 315 (1985), Nucleic Acids Research, 13, 4431 (1985), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985) etc., using the site-directed mutagenesis method described in, for example, the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 (base sequence of Myc2 derived from Arabidopsis thaliana) It can be obtained by introducing a site-specific mutation into the base sequence of ILR3 derived from Arabidopsis thaliana or the base sequence of HFR1 derived from Arabidopsis thaliana.
(形質転換体)
bHLH型転写因子をコードする遺伝子を宿主に導入することにより、bHLH型転写因子を発現するように形質転換された生物体(形質転換体)が得られる。そして、当該形質転換体では、bHLH型転写因子が発現することにより、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現が調整(増強)される。その結果、MVA経路によるIPP生合成の律速部位が増強されることにより、ポリイソプレノイドの生合成経路が好適に増強され、形質転換体においてポリイソプレノイドの製造量を好適に増大できる。
(Transformant)
By introducing a gene encoding a bHLH transcription factor into a host, an organism (transformant) transformed to express the bHLH transcription factor can be obtained. In the transformant, the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase is regulated (enhanced) by expressing the bHLH transcription factor. As a result, the rate-limiting site of IPP biosynthesis by the MVA pathway is enhanced, whereby the polyisoprenoid biosynthesis pathway is suitably enhanced, and the amount of polyisoprenoid produced in the transformant can be suitably increased.
次に、bHLH型転写因子を発現するように形質転換された生物体(形質転換体)の作製方法について簡単に説明する。ここでは、主として上記bHLH型転写因子を発現するように形質転換された形質転換体の作製方法について簡単に説明する。このような形質転換体は、導入したいbHLH型転写因子をコードする遺伝子が決まれば、従来公知の方法により作製することができる。 Next, a method for producing an organism (transformant) transformed so as to express a bHLH transcription factor will be briefly described. Here, a method for producing a transformant transformed so as to mainly express the bHLH transcription factor will be briefly described. Such a transformant can be prepared by a conventionally known method once the gene encoding the bHLH transcription factor to be introduced is determined.
具体的には、例えば、適当な発現ベクターのプロモーターの下流に、配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列(シロイヌナズナ由来のMyc2の塩基配列、シロイヌナズナ由来のILR3の塩基配列、又はシロイヌナズナ由来のHFR1の塩基配列)を含むDNAを適当な制限酵素等を用いて挿入し、組換え体DNAを作製する。そして、該組換え体DNAを該発現ベクターに適合した宿主細胞に導入することにより、形質転換体を得ることができる。 Specifically, for example, downstream of the promoter of an appropriate expression vector, the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 (the base sequence of Myc2 derived from Arabidopsis thaliana, the ILR3 derived from Arabidopsis thaliana) A DNA containing a base sequence or a base sequence of HFR1 derived from Arabidopsis thaliana is inserted using an appropriate restriction enzyme or the like to produce a recombinant DNA. A transformant can be obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell suitable for the expression vector.
また、上記説明では、配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列(シロイヌナズナ由来のMyc2の塩基配列、シロイヌナズナ由来のILR3の塩基配列、又はシロイヌナズナ由来のHFR1の塩基配列)を含むDNAを用いる場合について説明したが、シロイヌナズナ由来の他のbHLH型転写因子、又はシロイヌナズナ以外の生物由来のbHLH型転写因子をコードするDNAを用いてもよい。この場合には、公知の手法により、例えば、配列番号1で表される塩基配列の一部をプローブとして用いて、スクリーニングすることにより、bHLH型転写因子をコードするDNAを特定し、単離すればよい。DNA分子をプローブとして用いて、目的とするDNA分子を単離する方法については、Molecular Cloning,2nd edition,Cold Spring Harbor press(1989)等に記載されている。また、上記DNAに変異を導入したDNAを用いてもよい。 In the above description, the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 (base sequence of Myc2 derived from Arabidopsis thaliana, base sequence of ILR3 derived from Arabidopsis thaliana, or base sequence of HFR1 derived from Arabidopsis thaliana ) Has been described, but other bHLH transcription factors derived from Arabidopsis thaliana or DNAs encoding bHLH transcription factors derived from organisms other than Arabidopsis thaliana may be used. In this case, the DNA encoding the bHLH transcription factor can be identified and isolated by a known technique, for example, by screening using a part of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 as a probe. That's fine. A method for isolating a target DNA molecule using the DNA molecule as a probe is described in Molecular Cloning, 2nd edition, Cold Spring Harbor press (1989) and the like. Moreover, you may use the DNA which introduce | transduced the mutation into the said DNA.
宿主(宿主細胞)としては、微生物、酵母、動物細胞、昆虫細胞等、植物細胞等、目的とする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができるが、現状では、ポリイソプレノイドを生合成できる生物は、植物(イソプレノイド産生植物)だけであることから、宿主としては植物(イソプレノイド産生植物)が好ましく、宿主細胞としては植物細胞(イソプレノイド産生植物の植物細胞)が好ましい。なお、今後の技術の発展に伴い、植物細胞以外においてもポリイソプレノイドを生合成できるようになった場合には、当該細胞にも好適に上述のbHLH型転写因子をコードする遺伝子を導入することが可能である。 As the host (host cell), any microorganisms, yeasts, animal cells, insect cells, plant cells, etc. can be used as long as they can express the gene of interest. Currently, polyisoprenoids are biosynthesized. Since only living organisms are plants (isoprenoid producing plants), plants (isoprenoid producing plants) are preferable as hosts, and plant cells (plant cells of isoprenoid producing plants) are preferred as host cells. If the polyisoprenoid can be biosynthesized in plants other than plant cells as the technology develops in the future, a gene encoding the above bHLH transcription factor may be suitably introduced into the cells. Is possible.
イソプレノイド産生植物としては、イソプレノイドを産生可能な植物であれば特に限定されず、例えば、パラゴムノキ(Hevea brasiliensis)等のHevea属;ノゲシ(Sonchus oleraceus)、オニノゲシ(Sonchus asper)、ハチジョウナ(Sonchus brachyotus)等のSonchus属;セイタカアワダチソウ(Solidago altissima)、アキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. asiatica)、ミヤマアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. leipcarpa)、キリガミネアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. leipcarpaf. paludosa)、オオアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. gigantea)、オオアワダチソウ(Solidago gigantea Ait. var. leiophylla Fernald)等のSolidago属;ヒマワリ(Helianthus annuus)、シロタエヒマワリ(Helianthus argophyllus)、ヘリアンサス・アトロルベンス(Helianthus atrorubens)、ヒメヒマワリ(Helianthus debilis)、コヒマワリ(Helianthus decapetalus)、ジャイアントサンフラワー(Helianthus giganteus)等のHelianthus属;タンポポ(Taraxacum)、エゾタンポポ(Taraxacum venustum H.Koidz)、シナノタンポポ(Taraxacum hondoense Nakai)、カントウタンポポ(Taraxacum platycarpum Dahlst)、カンサイタンポポ(Taraxacum japonicum)、セイヨウタンポポ(Taraxacum officinale Weber)、ロシアンタンポポ(Taraxacum koksaghyz)等のTaraxacum属;イチジク(Ficus carica)、インドゴムノキ(Ficus elastica)、オオイタビ(Ficus pumila L.)、イヌビワ(Ficus erecta Thumb.)、ホソバムクイヌビワ(Ficus ampelas Burm.f.)、コウトウイヌビワ(Ficus
benguetensis Merr.)、ムクイヌビワ(Ficus irisana Elm.)、ガジュマル(Ficus microcarpa L.f.)、オオバイヌビワ(Ficus septica Burm.f.)、ベンガルボダイジュ(Ficus benghalensis)等のFicus属;グアユール(Parthenium argentatum)、アメリカブクリョウサイ(Parthenium hysterophorus)、ブタクサ(Parthenium hysterophorus)等のParthenium属;レタス(Lactuca serriola)、ベンガルボダイジュ等が挙げられる。なかでも、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParhenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物であることが好ましく、パラゴムノキ、ノゲシ、グアユール、及びロシアンタンポポからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
The isoprenoid-producing plant is not particularly limited as long as it is a plant capable of producing isoprenoids. For example, the genus of Hevea such as Hevea brasiliensis; Sonchus oleraceus, Sonchus asper, Hachijouna etc. of Sonchus spp;.. goldenrod (Solidago altissima), goldenrod (. Solidago virgaurea subsp asiatica), Miyama goldenrod (. Solidago virgaurea subsp leipcarpa), tung moth Mine goldenrod (Solidago virgaurea subsp leipcarpaf pal ... Dosa), giant goldenrod (Solidago virgaurea subsp gigantea), Solidago gigantea (Solidago gigantea Ait var leiophylla Fernald) Solidago genus and the like; sunflower (Helianthus annuus), Shirota et sunflower (Helianthus argophyllus), Helianthus Atororubensu (Helianthus atrorubens), Helianthus genus such as sunflower (Helianthus debilis), kohimawari (Helianthus decapetalus), giant sunflower (Helianthus giganteus); dandelion (Taraxacum), ezotapo Po (Taraxacum venustum H.Koidz), Shinano dandelion (Taraxacum hondoense Nakai), Kanto dandelion (Taraxacum platycarpum Dahlst), Kansai dandelion (Taraxacum japonicum), dandelion (Taraxacum officinale Weber), Taraxacum spp such as Russian dandelion (Taraxacum koksaghyz); Figs (Ficus carica), Indian rubber tree (Ficus elastica), Green sea bream (Ficus pumila L.), Inubiwa (Ficus erecta Thumb.), Hosobamuku Inubiwa (Ficus ampelas Burm.). f. ), Chinese beetle (Ficus)
bengenetensis Merr. ), Mikuinubiwa (Ficus irisana Elm.), Ganju (Ficus microcarpa L.f.), Ouineu Niwa (Ficus septica Burm.f.), the genus P. genus P. Examples include the genus Parthenium such as rhinoceros (Parthenium hysterophorus), ragweed (Parthenium hysterophorus); Among them, it is preferably a plant belonging to at least one genus selected from the group consisting of the genus Hevea, Sonchus, Taraxacum, and Parhenium, and selected from the group consisting of Para rubber tree, Nogeshi, Guayule, and Russian dandelion It is more preferable that it is at least one kind.
発現ベクターとしては、上記宿主細胞において自律複製可能ないしは染色体中への組込が可能で、上記組換え体DNAを転写できる位置にプロモーターを含有しているものを使用できる。 As the expression vector, one that can autonomously replicate in the host cell or can be integrated into a chromosome and that contains a promoter at a position where the recombinant DNA can be transcribed can be used.
植物細胞を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、pBI系のベクター、pUC系のベクター、Tiプラスミド、タバコモザイクウイルスベクター等をあげることができる。
プロモーターとしては、植物細胞中で機能するものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)の35Sプロモーター、イネアクチン1プロモーター、ノパリン合成酵素遺伝子プロモーター、タバコモザイクウィルスの35Sプロモーター、イネ由来アクチン遺伝子プロモーター等をあげることができる。
When plant cells are used as host cells, examples of expression vectors include pBI vectors, pUC vectors, Ti plasmids, tobacco mosaic virus vectors, and the like.
Any promoter may be used as long as it functions in plant cells. For example, cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter,
なお、イソプレノイド化合物が生合成される組織、例えば乳管に特異的に発現するプロモーターを持った発現ベクターを使用することが好ましい。ポリイソプレノイドが生合成される組織に特異的に発現させることにより、植物の生長遅延などの弊害を抑制することが出来る。 In addition, it is preferable to use an expression vector having a promoter that is specifically expressed in a tissue in which an isoprenoid compound is biosynthesized, such as a milk duct. By specifically expressing the polyisoprenoid in the biosynthesized tissue, it is possible to suppress harmful effects such as delayed growth of plants.
組換えベクターの導入方法としては、植物細胞にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、アグロバクテリウム(Agrobacterium)を用いる方法(特開昭59−140885号公報、特開昭60−70080号公報、国際公開第94/00977号公報)、エレクトロポレーション法(特開昭60−251887号公報)、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法(特許第2606856号、特許第2517813号)等をあげることができる。 As a method for introducing the recombinant vector, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into plant cells. For example, a method using Agrobacterium (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-140885, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-14088). Sho 60-70080, WO 94/00977), electroporation method (Japanese Patent Laid-Open No. 60-251887), method using particle gun (gene gun) (Japanese Patent No. 2606856, Japanese Patent No. 2517813) No.) etc.
以上の方法等により、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入された形質転換体(形質転換植物細胞)が得られる。 By the above method or the like, a transformant (transformed plant cell) into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced is obtained.
本発明は、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物を提供するものである。該イソプレノイド産生植物は、形質転換植物細胞を有するイソプレノイド産生植物であれば特に限定されず、例えば、上述の方法で得られた形質転換植物細胞のみならず、その子孫又はクローン、さらにそれらを継代させて得られる子孫植物の全てを含む概念である。一旦、ゲノム内に上記DNAやベクターが導入された形質転換植物細胞が得られれば、該形質転換植物細胞から有性生殖、無性生殖、組織培養、細胞培養、細胞融合等により子孫又はクローンを得ることが可能である。また、該形質転換植物細胞やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、不定芽、不定胚、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該イソプレノイド産生植物を量産することも可能である。 The present invention provides an isoprenoid-producing plant into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced. The isoprenoid-producing plant is not particularly limited as long as it is an isoprenoid-producing plant having transformed plant cells. For example, not only transformed plant cells obtained by the above-described method, but also their progeny or clones, and further subculture them. It is a concept that includes all of the progeny plants obtained. Once a transformed plant cell into which the above DNA or vector has been introduced into the genome is obtained, offspring or clones can be obtained from the transformed plant cell by sexual reproduction, asexual reproduction, tissue culture, cell culture, cell fusion, etc. It is possible to obtain. In addition, a propagation material (eg, seed, fruit, cut ear, tuber, tuber, strain, adventitious bud, adventitious embryo, callus, protoplast, etc.) is obtained from the transformed plant cell or its progeny or clone. The isoprenoid-producing plant can be mass-produced.
形質転換植物細胞から植物体を再生する方法は、例えば、ユーカリでは土肥らの方法(特願平11−127025号公報)、イネではFujimuraらの方法(Fujimuraら(1995), Plant Tissue Culture Lett.,vol.2:p74−)、トウモロコシではShillitoらの方法(Shillitoら(1989), Bio/Technology,vol.7:p581−)、ジャガイモではVisserらの方法(Visserら(1989), Theor.Appl.Genet.,vol.78:p589−)、シロイヌナズナではAkamaらの方法(Akamaら(1992), Plant Cell Rep.,vol.12:p7−)が知られており、当業者であれば、これらを参照して形質転換植物細胞から植物体を再生できる。 A method for regenerating plant bodies from transformed plant cells is, for example, the method of Toi et al. (Japanese Patent Application No. 11-127005) in Eucalyptus, and the method of Fujimura et al. (Fujimura et al. (1995), Plant Tissue Culture Lett. , Vol. 2: p74-), for corn, the method of Shirrito et al. (Shillito et al. (1989), Bio / Technology, vol. 7: p581-), for potato, the method of Visser et al. (Visser et al. (1989), Theor. Appl. Genet., Vol. 78: p589-), and in Arabidopsis, the method of Akama et al. (Akama et al. (1992), Plant Cell Rep., Vol. 12: p7-) is known. Regenerating plants from the transformed plant cells with reference to these.
再生した植物体において、周知の手法を用いることで、目的の転写因子遺伝子の発現を確認することが出来る。例えば、目的の転写因子の発現をウエスタンブロット解析すればよい。 In the regenerated plant body, the expression of the target transcription factor gene can be confirmed by using a well-known technique. For example, the expression of the target transcription factor may be analyzed by Western blot.
上記形質転換植物体から種子を得る方法としては、例えば、形質転換植物体を適当な培地において発根させ、その発根体を水分含有の土を入れたポットに移植する。適当な栽培条件下で生育させ、最終的に種子を形成させて、該種子を得る。また、種子から植物体を得る方法としては、例えば、前記のようにして得られた形質転換植物体由来の種子を、水分含有の土に播種し、適当な栽培条件下で生育させることにより植物体を得ることができる。 As a method for obtaining seeds from the above transformed plant body, for example, the transformed plant body is rooted in an appropriate medium, and the rooted body is transplanted into a pot containing water-containing soil. The seeds are obtained by growing them under appropriate cultivation conditions and finally forming seeds. In addition, as a method for obtaining a plant from seeds, for example, a plant is obtained by sowing seeds derived from a transformed plant obtained as described above in water-containing soil and growing them under appropriate cultivation conditions. You can get a body.
本発明では、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物を使用してポリイソプレノイドの製造を行うことにより、ポリイソプレノイドの製造量を増大できる。具体的には、上述の方法で得られた形質転換植物細胞、形質転換植物細胞から得られたカルス、該カルスから再分化した細胞等を適当な培地で培養したり、形質転換植物細胞から再生された形質転換植物体、該形質転換植物体から得られた種子から得られた植物体等を適当な栽培条件下で生育させたりすることにより、ポリイソプレノイドを製造することができる。本発明のイソプレノイド産生植物は、導入されたbHLH型転写因子により、MVA経路によるIPP生合成の律速部位が増強されることにより、ポリイソプレノイドの生合成経路が好適に増強されているため、ポリイソプレノイドの製造量を好適に増大できる。 In the present invention, the amount of polyisoprenoid produced can be increased by producing a polyisoprenoid using an isoprenoid-producing plant into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced. Specifically, transformed plant cells obtained by the above method, callus obtained from transformed plant cells, cells re-differentiated from the callus, etc. are cultured in an appropriate medium or regenerated from transformed plant cells. The polyisoprenoid can be produced by growing the transformed plant body, the plant body obtained from the seed obtained from the transformed plant body, and the like under suitable cultivation conditions. In the isoprenoid-producing plant of the present invention, the polyisoprenoid biosynthetic pathway is suitably enhanced by enhancing the rate-limiting site of IPP biosynthesis by the MVA pathway by the introduced bHLH transcription factor. The production amount of can be increased suitably.
ここで、本明細書において、ポリイソプレノイドは、イソプレン単位(C5H8)で構成された重合体の総称である。ポリイソプレノイドとしては、例えばモノテルペン(C10)、セスキテルペン(C15)、ジテルペン(C20)、セスタテルペン(C25)、トリテルペン(C30)、テトラテルペン(C40)、天然ゴムなどの重合体が挙げられる。
In this specification, polyisoprenoids is a general term for structured polymer with isoprene units (
以上の説明の通り、本発明では、bHLH型転写因子により、ヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼの発現を調整(増強)できるため、MVA経路によるIPP生合成の律速部位が増強されることにより、ポリイソプレノイドの生合成経路が好適に増強され、形質転換体においてポリイソプレノイドの製造量を好適に増大できる。 As described above, in the present invention, the expression of hydroxymethylglutaryl CoA reductase can be regulated (enhanced) by the bHLH type transcription factor, so that the rate limiting site of IPP biosynthesis by the MVA pathway is enhanced, so that polyisoprenoid The biosynthetic pathway is suitably enhanced, and the amount of polyisoprenoid produced in the transformant can be suitably increased.
また、bHLH型転写因子をコードする遺伝子が導入された本発明のイソプレノイド産生植物は、導入されたbHLH型転写因子により、MVA経路によるIPP生合成の律速部位が増強されることにより、ポリイソプレノイドの生合成経路が好適に増強されているため、該イソプレノイド産生植物を使用してポリイソプレノイドの製造を行うことにより、ポリイソプレノイドの製造量を好適に増大できる。 Further, the isoprenoid-producing plant of the present invention into which a gene encoding a bHLH transcription factor has been introduced has an enhanced rate-limiting site for IPP biosynthesis by the MVA pathway by the introduced bHLH transcription factor. Since the biosynthetic pathway is suitably enhanced, the production amount of polyisoprenoid can be suitably increased by producing polyisoprenoid using the isoprenoid-producing plant.
以上のように、本発明の方法、本発明のイソプレノイド産生植物、及び本発明のポリイソプレノイドの製造方法により、ポリイソプレノイドの製造量を増大できるため、懸念されている天然ゴム資源の枯渇に対応することが可能である。 As described above, since the production amount of polyisoprenoid can be increased by the method of the present invention, the isoprenoid-producing plant of the present invention, and the polyisoprenoid production method of the present invention, it is possible to cope with the depletion of natural rubber resources that are concerned. It is possible.
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
(プロモーター配列の調製)
パラゴムノキの葉由来のHMG−CoAレダクターゼをコードする遺伝子(該遺伝子の塩基配列を配列表配列番号7に示す)とそのプロモーターを含むDNA断片を以下の手順でクローニングした。まず、パラゴムノキの葉からゲノムDNAを抽出した。抽出は市販のゲノムDNA抽出キットを用いて行った。HMG−CoAレダクターゼをコードする遺伝子のプロモーター領域を含む遺伝子の増幅はプライマー1〜6に示すようなランダムプライマーとHMG−CoAレダクターゼをコードする遺伝子に対応したプライマーを用いたTAIL−PCR法を行うことにより得た。
プライマー1:5’−ntcgastwtsgwgtt−3’ (配列番号9)
プライマー2:5’−ngtcgtswganawgaa−3’ (配列番号10)
プライマー3:5’−wgtgnagwancanag−3’ (配列番号11)
プライマー4:5’−sttntastnctntgc−3’ (配列番号12)
プライマー5:5’−sstggstanatwatwct−3’ (配列番号13)
プライマー6:5’−agwgnagwancanaga−3’ (配列番号14)
(Promoter sequence preparation)
A gene encoding HMG-CoA reductase derived from the leaf of Para rubber tree (the base sequence of the gene is shown in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing) and a DNA fragment containing the promoter were cloned by the following procedure. First, genomic DNA was extracted from the leaves of Para rubber tree. Extraction was performed using a commercially available genomic DNA extraction kit. Amplification of the gene containing the promoter region of the gene encoding HMG-CoA reductase is performed by TAIL-PCR using a random primer as shown in
Primer 1: 5′-ntcgastwtsgwgtt-3 ′ (SEQ ID NO: 9)
Primer 2: 5′-nggtcgtswganawgaa-3 ′ (SEQ ID NO: 10)
Primer 3: 5′-wgtgnagwancanag-3 ′ (SEQ ID NO: 11)
Primer 4: 5′-sttntastntntgc-3 ′ (SEQ ID NO: 12)
Primer 5: 5′-sstggstanwatwatt-3 ′ (SEQ ID NO: 13)
Primer 6: 5′-agwgnagwancanaga-3 ′ (SEQ ID NO: 14)
上記プライマーを使用して得られたDNA断片の塩基配列を調べた結果、HMG−CoAレダクターゼのプロモーター配列が得られた。HMG−CoAレダクターゼのプロモーター配列の塩基配列を配列番号15に示した。 As a result of examining the base sequence of the DNA fragment obtained using the above primer, the promoter sequence of HMG-CoA reductase was obtained. The base sequence of the promoter sequence of HMG-CoA reductase is shown in SEQ ID NO: 15.
上記プロモーター配列は植物プロモーター用解析データベース(A Datebase of Plant Cis−acting Regulatory DNA Elements (PLACE))( http://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/)を用いて解析を行った。 The promoter sequence was analyzed using an analysis database for plant promoters (A Date of Of Cis-Regulating DNA Elements (PLACE)) (http://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/).
解析の結果、bHLH型転写因子の結合(認識)サイト(CANNTG)が多く見つかった。 As a result of the analysis, many binding (recognition) sites (CANNTG) of bHLH type transcription factors were found.
(プロモーター領域の増幅)
上記遺伝子のプロモーター領域は以下の範囲をPCRによって増幅した。
HMG−CoAレダクターゼプロモーター:−1〜−1500bp、−1〜−1000bp、−1〜−500bp
PCR産物はpMD20T(タカラバイオ社製)にクローニングし、pMD20T−hmgpro(−1500)、pMD20T−hmgpro(−1000)、pMD20T−hmgpro(−500)を構築した。挿入されたPCR産物のシークエンス解析を行うことにより変異導入がないことを確認した。
(Amplification of promoter region)
The promoter region of the above gene was amplified by PCR in the following range.
HMG-CoA reductase promoter: −1 to −1500 bp, −1 to −1000 bp, −1 to −500 bp
The PCR product was cloned into pMD20T (manufactured by Takara Bio Inc.) to construct pMD20T-hmgpro (-1500), pMD20T-hmgpro (-1000), and pMD20T-hmgpro (-500). It was confirmed that there was no mutagenesis by conducting a sequence analysis of the inserted PCR product.
(レポーター配列結合ベクターの構築)
(プロモーター領域の増幅)で構築したプラスミドをSpeIと、HindIII、KpnI、又はBamHIで制限処理することにより、pYES3/CT /LacZのT7プロモーター領域が除かれた部位、すなわちレポーターであるlacZ遺伝子の直上に、各プロモーター配列断片を組み込み、pYES3−hmgprolacZ(−1500)、pYES3−hmgprolacZ(−1000)、pYES3−hmgpro(−500)を構築した。ライゲーションはLigation high ver.2(TOYOBO社製)を用いて行った。
(Construction of reporter sequence binding vector)
The plasmid constructed in (amplification of promoter region) is restricted with SpeI and HindIII, KpnI, or BamHI, so that the site where the T7 promoter region of pYES3 / CT / LacZ is removed, ie, immediately above the reporter lacZ gene. Each promoter sequence fragment was incorporated into pYES3-hmgprolacZ (-1500), pYES3-hmgprolacZ (-1000), and pYES3-hmgpro (-500). Ligation is performed using Ligation high ver. 2 (manufactured by TOYOBO).
(酵母染色体への遺伝子導入ベクターの構築)
(レポーター配列結合ベクターの構築)で構築したプラスミドのSpeIサイトからCYC1 transcription termination signalまでをPCRで増幅し、その断片をSalI、SmaI、XbaI、又はSphIで制限酵素処理を行うことにより、各種プロモーター配列とlacZ遺伝子を連結させたDNA断片を得た。得られたDNA断片を酵母の染色体上に挿入するため、同じく制限酵素処理したpAUR101 DNA(タカラバイオ社製)に組み込み、pAUR101−hmgprolacZ(−1500)、pAUR101−hmgprolacZ (−1000)、pAUR101−hmgpro(−500)を構築した。ライゲーションは先ほど同様Ligation high ver.2を用いて行った。
(Construction of gene transfer vector into yeast chromosome)
Amplification of the plasmid from the SpeI site of the plasmid constructed in (construction of reporter sequence binding vector) to CYC1 transcription termination signal by PCR, and the restriction of the fragments with SalI, SmaI, XbaI, or SphI allows various promoter sequences. And a lacZ gene ligated DNA fragment. In order to insert the obtained DNA fragment on the chromosome of yeast, it was incorporated into pAUR101 DNA (manufactured by Takara Bio Inc.) which was also treated with restriction enzymes, and pAUR101-hmgprolacZ (-1500), pAUR101-hmgprolacZ (-1000), pAUR101-hmgpro (-500) was constructed. Ligation was performed in the same way as in Ligation high ver. 2 was used.
(転写因子遺伝子の獲得)
次に、シロイヌナズナのcDNAライブラリーを鋳型にし、PCRを行った。PCRによりAt1g63650(Myc2)(配列番号1)、At5g54680(ILR3)(配列番号3)、At1g02340(HFR1)(配列番号5)の3種類のPCR断片が得られた。得られたPCR産物はpMD20Tにクローニングし、pMD20T−Myc2、pMD20T−ILR3、pMD20T−HFR1を構築した。挿入されたPCR産物のシークエンス解析を行うことにより変異導入がないことを確認した。
(Acquisition of transcription factor gene)
Next, PCR was performed using an Arabidopsis cDNA library as a template. Three types of PCR fragments, At1g63650 (Myc2) (SEQ ID NO: 1), At5g54680 (ILR3) (SEQ ID NO: 3), and At1g02340 (HFR1) (SEQ ID NO: 5) were obtained by PCR. The obtained PCR products were cloned into pMD20T to construct pMD20T-Myc2, pMD20T-ILR3, and pMD20T-HFR1. It was confirmed that there was no mutagenesis by conducting a sequence analysis of the inserted PCR product.
(転写因子発現ベクターの構築)
(転写因子遺伝子の獲得)で構築したプラスミドをSpeI、BamHI、又はEcoRVで制限処理することにより、p427TEF (コスモバイオ社製)のTEF1プロモーター領域の下流に、各転写因子遺伝子を組み込み、pTEF−Myc2、pTEF−ILR3、pTEF−HFR1を構築した。ライゲーションはLigation high ver.2を用いて行った。
(Construction of transcription factor expression vector)
By restricting the plasmid constructed in (Acquisition of transcription factor gene) with SpeI, BamHI, or EcoRV, each transcription factor gene is incorporated downstream of the TEF1 promoter region of p427TEF (manufactured by Cosmo Bio), and pTEF-Myc2 PTEF-ILR3 and pTEF-HFR1 were constructed. Ligation is performed using Ligation high ver. 2 was used.
(酵母の形質転換)
(酵母染色体への遺伝子導入ベクターの構築)と(転写因子発現ベクターの構築)において構築したプラスミドはエレクトロポレーション法を用いることにより酵母(BY4741株)に導入した。遺伝子導入酵母の選別は抗真菌抗生物質であるAureobasidin A(タカラバイオ社製)とG418(和光純薬社製)を含む培地上で酵母を培養することで行った。
(Yeast transformation)
The plasmid constructed in (Construction of gene introduction vector into yeast chromosome) and (Construction of transcription factor expression vector) was introduced into yeast (BY4741 strain) by electroporation. Selection of the transgenic yeast was performed by culturing the yeast on a medium containing Aureobasidin A (Takara Bio) and G418 (Wako Pure Chemical Industries), which are antifungal antibiotics.
(転写因子の効果確認)
形質転換酵母をX−galを含む培地上で培養することにより、転写因子活性によるlacZの発現を調査した。具体的には、プロモーター配列につながれたレポーター遺伝子であるlacZが発現すると、培地に含まれるX−galが分解されて青色を呈するため、青色を呈した場合に、転写因子活性によりlacZが発現したと判断した。10回試験を行い、転写因子活性によりlacZが発現した回数を表1に示した。
(Confirmation of transcription factor effect)
The transformed yeast was cultured on a medium containing X-gal to investigate the expression of lacZ due to transcription factor activity. Specifically, when lacZ, which is a reporter gene linked to a promoter sequence, is expressed, X-gal contained in the medium is decomposed to exhibit a blue color. Therefore, when blue is displayed, lacZ is expressed due to transcription factor activity. It was judged. Table 1 shows the number of times lacZ was expressed by transcription factor activity after 10 tests.
表1より、At1g63650(Myc2)(配列番号1,2)、At5g54680(ILR3)(配列番号3,4)、At1g02340(HFR1)(配列番号5,6)(特に、At1g63650(Myc2))を用いることでレポーター遺伝子の活性が増加することがわかった。更に、プロモーター領域の配列が長いほどレポーター遺伝子の活性が発現した回数が多い、すなわち、At1g63650(Myc2)、At5g54680(ILR3)、At1g02340(HFR1)の結合サイトの数が多いプロモーター配列ほどレポーター遺伝子の活性が発現した回数が多いことから、At1g63650(Myc2)、At5g54680(ILR3)、At1g02340(HFR1)が、HMG−CoAレダクターゼの転写因子として機能することが立証された。このことからAt1g63650(Myc2)、At5g54680(ILR3)、At1g02340(HFR1)(特に、At1g63650(Myc2))をイソプレノイド産生植物に導入することにより、MVA経路によるIPP生合成の律速部位が増強され、ポリイソプレノイドの生合成経路を好適に増強でき、ポリイソプレノイドの産出量を好適に増加させることができることが裏付けられた。 From Table 1, use of At1g63650 (Myc2) (SEQ ID NO: 1, 2), At5g54680 (ILR3) (SEQ ID NO: 3, 4), At1g02340 (HFR1) (SEQ ID NO: 5, 6) (particularly At1g63650 (Myc2)) It was found that the activity of the reporter gene increased. Furthermore, the longer the promoter region sequence, the greater the number of times that the reporter gene activity was expressed, that is, the greater the number of binding sites of At1g63650 (Myc2), At5g54680 (ILR3), and At1g02340 (HFR1), the greater the promoter sequence. Since At1g63650 (Myc2), At5g54680 (ILR3), and At1g02340 (HFR1) functioned as transcription factors of HMG-CoA reductase, it was proved. Therefore, by introducing At1g63650 (Myc2), At5g54680 (ILR3), At1g02340 (HFR1) (especially At1g63650 (Myc2)) into the isoprenoid-producing plant, the rate-limiting part of IPP biosynthesis by the MVA pathway is enhanced, and polyisoprenoid It was proved that the biosynthetic pathway can be suitably enhanced and the production of polyisoprenoid can be suitably increased.
(配列表フリーテキスト)
配列番号1:シロイヌナズナ由来のMyc2をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号2:シロイヌナズナ由来のMyc2のアミノ酸配列
配列番号3:シロイヌナズナ由来のILR3をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号4:シロイヌナズナ由来のILR3のアミノ酸配列
配列番号5:シロイヌナズナ由来のHFR1をコードする遺伝子の塩基配列
配列番号6:シロイヌナズナ由来のHFR1のアミノ酸配列
配列番号7:パラゴムノキ由来のHMG−CoAレダクターゼをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号8:パラゴムノキ由来のHMG−CoAレダクターゼのアミノ酸配列
配列番号9:プライマー1
配列番号10:プライマー2
配列番号11:プライマー3
配列番号12:プライマー4
配列番号13:プライマー5
配列番号14:プライマー6
配列番号15:パラゴムノキ由来のHMG−CoAレダクターゼのプロモーター配列の塩基配列
(Sequence table free text)
SEQ ID NO: 1: base sequence of a gene encoding Myc2 derived from Arabidopsis SEQ ID NO: 2: amino acid sequence of Myc2 derived from Arabidopsis SEQ ID NO: 3: base sequence of a gene encoding ILR3 derived from Arabidopsis SEQ ID NO: 4: of ILR3 derived from Arabidopsis Amino acid sequence SEQ ID NO: 5: base sequence of gene encoding HFR1 derived from Arabidopsis thaliana SEQ ID NO: 6: amino acid sequence of HFR1 derived from Arabidopsis thaliana SEQ ID NO: 7: base sequence of gene encoding HMG-CoA reductase derived from Para rubber tree Amino acid sequence of HMG-CoA reductase derived from Para rubber tree SEQ ID NO: 9:
Sequence number 10:
Sequence number 11:
Sequence number 12:
Sequence number 13:
SEQ ID NO: 14: Primer 6
SEQ ID NO: 15: Base sequence of promoter sequence of HMG-CoA reductase derived from Para rubber tree
Claims (4)
該遺伝子が、以下の[1]又は[2]に記載のDNAであり、
該宿主が、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParthenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物である
方法。
[1]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるDNA
[2]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA b asic-helix-loop-helix type transcription factor genes encoding (bHLH transcription factor) is introduced into a host, the host, enhance the expression of HMG CoA reductase,
The gene is DNA described in [1] or [2] below,
Host is, Hevea spp, Sonchus spp., Taraxacum spp., And Ru plant der belonging to at least one of the genus selected from the group consisting of Parthenium genus methods.
[1] DNA comprising the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5
[2] DNA encoding a protein comprising a base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 and having transcription factor activity
[1]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質
[2]配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1〜60個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質、配列番号4で表されるアミノ酸配列において、1〜23個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質、又は、配列番号6で表されるアミノ酸配列において、1〜29個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質
[3]配列番号2,4,6のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質 The method according to claim 1 , wherein the bHLH transcription factor is a protein according to any one of [1] to [3] below.
[1] A protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4, or 6 [2] Substitution or deletion of 1 to 60 amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A protein having a transcription factor activity and comprising the sequence comprising insertion, insertion, and / or addition, substitution, deletion, insertion, and / or addition of 1 to 23 amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 A protein having a transcription factor activity, or a sequence comprising substitution, deletion, insertion and / or addition of 1 to 29 amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 and it consists proteins [3] one of SEQ ID represented by the amino acid sequence and amino acid sequence having 90% or more sequence identity with SEQ ID NO: 2, 4, 6 having a transfer factor activity, and transcription factors Protein having an activity
該遺伝子が、以下の[1]又は[2]に記載のDNAであり、
Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParthenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物であるイソプレノイド産生植物。
[1]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列からなるDNA
[2]配列番号1,3,5のいずれかの配列番号で表される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ転写因子活性を有する蛋白質をコードするDNA a gene encoding a bHLH transcription factor was introduced ,
The gene is DNA described in [1] or [2] below,
An isoprenoid-producing plant that is a plant belonging to at least one genus selected from the group consisting of the genus Hevea, Sonchus, Taraxacum, and Parthenium .
[1] DNA comprising the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5
[2] DNA encoding a protein comprising a base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 and having transcription factor activity
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